一、引述

從20世紀80年代開始，各種承載網絡技術隨著多種業務應用的出現不斷涌現，網絡的互聯互通和業務應用的集成綜合成為一種技術趨勢，網絡及業務的QoS問題也就成為了網絡技術領域的一個研究熱點。近些年來，網絡和業務的QoS研究取得了一系列的理論和技術研究成果，各個國際標準化組織也就網絡和業務的QoS形成了一系列的標準化建議：

1）國際標準化組織（ISO/OSI）針對網絡互聯情況下的功能分層概念，最早提出了層間服務的QoS要求，這些要求主要涉及的是層間服務相關的QoS參數和接口定義。

2）國際電信聯盟（ITU-T）針對電信網中綜合業務數字網（ISDN）技術的興起，提出了面向連接的電話和數據業務的QoS定義和基本功能描述；隨著近年來電信網與互聯網技術的不斷融合，國際電信聯盟（ITU-T）也在就下一代網絡（NGN）的QoS展開研究工作，并產生了一系列新的QoS相關的標準化建議。ITU-T在QoS技術方面的主要成果在于QoS的體系結構和具體技術指標的定義。

3）異步轉移模式（ATM）技術的出現極大地促進了QoS相關的理論和技術研究工作的展開，ATM論壇（ATM Forum）針對異步轉移模式技術，提出了一系列比較完整和全面的QoS定義、功能描述以及QoS控制機制和實現方案。ATM的QoS控制機制是連接預訂型，它的核心原理是在業務建立之前，通信各方通過信令協商實現業務的接納控制和資源保留，從而實現業務的QoS保障，而在業務交互的過程中，用戶進程和網絡將嚴格按照約定的QoS指標實現業務功能。

4）互聯網工程任務組（IETF）針對基于TCP/IP協議的互聯網技術，從網絡技術的角度，對IP網絡的QoS進行了明確的定義，并提出了集成服務（Interserv）、區分服務（Diff-serv）和多協議標記交換（MPLS）多種服務模型和機制來滿足對QoS的需求。

5）歐洲電信標準化組織(ETSI )、多業務論壇(MSF)和第三代合作伙伴計劃3GPP/3GPP2等國際組織也對網絡和業務的QoS進行了相應的定義描述和控制機制研究。這些組織的工作主要是圍繞著該組織所關注的網絡和業務而進行的，其中許多研究成果也在ITU-T的相關標準中有所體現。

對互聯網QoS相關標準制定起主要作用的組織主要是國際電信聯盟ITU-T和互聯網任務工程組IETF，雖然兩個組織對QoS定義的視角有所不同（另外，前期ITU較多關注的是傳統電信網絡的QoS，近些年來開始對IP網絡QoS的也重視起來），但在最終決定業務QoS的具體參數定義和描述方面則基本一致。

圖1介紹了一種描述QoS的通用模型，該模型將QoS的概念進行了層次性的劃分，底層是網絡固有的（Intrinsic) QoS，中間層是業務用戶感知的(Perceived) QoS，上層為業務用戶評定的(Assessed) QoS。由圖1可以看出，IETF較關注的是底層QoS。

圖1：服務質量（QoS）通用模型

二、ITU-T

按照該QoS層次模型的描述，ITU-T把QoS概念進行了如下劃分：網絡固有的QoS被ITU-T定義為網絡性能(NP，Network Performance)，業務用戶感知的QoS依據不同視角被ITU-T定義為消費者需要的QoS、消費者感知的QoS、供應商承諾的QoS和供應商提供的QoS 4項。ITU-T在建議I.350中把網絡性能定義為：網絡性能是對一系列可用于系統設計、配置、操作和維護的性能參數進行測量所得到的結果，是網絡本身特性的體現，網絡性能可以用業務可靠性、延遲、抖動、吞吐量和丟包率等參數進行描述。ITU-T在建議E.800中把QoS定義為：服務質量QoS是決定服務用戶滿意程度的服務性能的綜合效果。E.800考慮到了服務性能所有部分的支持能力、操作能力、業務能力和安全性，是對QoS的綜合定義。

依照上述定義可見，ITU-T關注的QoS涵蓋了網絡和用戶的范圍，ITU-T定義的QoS是用來反映業務用戶滿意程度的一個抽象概念，它本身并不是一個具體的參數，所以不能對它進行定量的技術評估或賦值；同時，ITU-T的QoS定義又要體現服務性能的綜合效果，說明它同時又是一個廣泛的概念，需要用與各具體業務相關的其他因素結合來描述，因此，ITU-T用網絡性能參數來具體定義網絡的運營性能，說明網絡的QoS，同時也為用戶業務提供了QoS的評價依據。除了ITU-T E.800建議對QoS進行了綜合定義和I.350建議對網絡性能進行描述以外，ITU-T還就QoS問題先后發布了一批標準建議，ITU-T G.1000對E.800做了擴展，把服務質量QoS分成不同的功能部分，并將它們與相應的網絡性能聯系起來；G. 1010又對G. 1000做了補充，提出了一種可滿足端用戶寬泛應用需求（如交互性、容錯能力）的框架結構；ITU-T關于IP業務性能指標的建議Y.1541《IP通信業務--IP網絡性能和可用性指標及分配》根據不同業務的技術特點，將IP業務的QoS分為6類，該建議同時還規定了IP性能指標的分配、路由長度計算方法、IP分組時延變化（IPDV）參數規定的一般考慮、核實IP性能指標的參考路徑、IP網絡上端到端的用戶之間的連接示意圖、網絡段示意圖、路由器結點遲延分配值以及用于IP性能測量方法的相關信息等。

ITU-T關于《一種支持分組網絡服務質量QoS的體系結構框架》的Y.1291建議在對電路交換和分組交換網絡實現QoS方式的特征和異同性進行分析的基礎上，提出了一種可達到綜合服務質量效果并能夠滿足業務用戶要求的分組網絡QoS參考體系結構，如圖2所示。該體系結構框架將QoS控制和管理功能劃分為3個平面，一個是包括業務量分類、業務量整型和管制、分組標記、隊列調度、緩沖區管理和擁塞避免等具體QoS機制的數據平面，一個是包括業務接納控制、資源預留管理和QoS路由等功能模塊的控制平面，還有一個就是包括統計測量、業務恢復、策略管理和服務等級合約SLA管理等功能模塊的管理平面。該結構與具體網絡能力以及綜合服務、區分服務、多協議標記交換等QoS具體機制和方式無關，該結構包括分布在數據平面、控制平面和管理平面中的若干基本QoS構建模塊（如緩存管理、擁塞避免、分組標記、隊列和調度、業務量分類、整型和管制，接納控制、資源預留、QoS路由，計量和測量、策略、服務等級管理、業務量恢復等），通過不同的方式把這些模塊組織起來，就可以控制網絡為用戶業務提供其所要求的性能服務。可以看出ITU-T就是希望通過不同層次QoS控制機制以及不同平面的業務控制和管理功能的協作組合，在目前不具有QoS能力的分組網上實現一種切實可行的IP QoS體系架構，為用戶提供差異性服務。

圖2：ITU-T分組網通用QoS體系結構

按照該QoS層次模型的描述，IETF的QoS概念定義則對應為層次模型中網絡固有的QoS，IETF在RFC 2386中給出了 QoS的一種定義：QoS是網絡在傳輸數據流時要求滿足的一系列服務請求，具體可以量化為帶寬、延遲、抖動、分組丟失率和吞吐量等性能指標，定義中的服務是指數據流經過若干網絡結點所接受的傳輸服務。該QoS定義強調的是網絡端到端或邊緣到邊緣的整體性能，反應了網絡元素在保證信息傳輸和滿足服務要求方面的能力。

三、IETF

IETF的定義中給出了常用的網絡QoS性能度量指標，其各指標的含義詳見下表3。

表3：IETF定義的QoS性能度量指標的含義

所謂IP網絡的QoS保障就是要滿足網絡上運營業務的各種服務特性要求，這些服務特性要求的具體體現就是上述參數的性能指標，不同類型的業務具有不同的業務服務特性指標，例如話音業務要求低時延、抖動小，但可以容忍一定的分組丟失率，而交易型數據業務則對分組丟失率和時延比較敏感，對于抖動則可以忽略。IP網絡QoS的保障通常有兩種途徑：通過為業務運營提供超量的網絡帶寬從而保證業務的QoS，或者在有限網絡帶寬的基礎上采用先進的QoS控制和管理機制，為業務運營提供QoS保證。雖然過量帶寬可以保證大多數業務的QoS，但是這種方式還是受到網絡建設成本和業務種類不斷豐富的制約；而業務運營的精細化管理需求，也使得在網絡上建立一定的QoS控制和管理機制的方法成為網絡運營的共識。

IETF通過一系列的RFC提出了多種解決網絡QoS的技術方案，如綜合服務（IntServ，Integrated Service）模型（RFC 1633）、區分服務（DiffServ，Differentiated Service)模型（RFC 2475）、多協議標簽交換（MPLS，Multi-Protocol Label Switch）技術（RFC 3031）和QoS路由（QoS-Based Routing）（RFC 2386）等。綜合服務的基本思想是在傳送數據之前，根據業務的服務質量需求進行網絡資源預留，從而為該數據流提供端到端的服務質量保證，這種預留主要是通過引入資源預留協議RSVP實現的；區分服務的基本思想則是將用戶的數據流按照服務質量要求進行等級劃分，任何用戶的數據流都可以自由進入網絡并被分配到某一個業務等級上，但是當網絡出現擁塞時，級別高的數據流在排隊和占用資源時比級別低的數據流有更高的優先權；MPLS的關鍵思想是用標簽(Label)來識別和標記IP分組，并把標簽封裝后的分組轉發到已升級改善過的路由器或交換機，由它們在網絡內部繼續交換標簽，轉發分組，是一種統一的第3層交換技術標準；QoS路由則是依據網絡上可用的實際資源和用戶業務的QoS參數需求實現路由交換。

欲進一步了解QoS知識的請進入：ITU的QoS的概念；IP網絡QoS的模型